FR2652025A1 - APPARATUS AND METHOD FOR WELDING METAL PARTS BY LASER BEAM. - Google Patents
APPARATUS AND METHOD FOR WELDING METAL PARTS BY LASER BEAM. Download PDFInfo
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Abstract
Il s'agit d'un procédé et d'un appareil de soudage par faisceau laser de deux pièces métalliques (2, 41) entre elles. L'appareil comporte une fibre optique (10) de transmission du faisceau et une tête de soudage (9) comprenant des moyens de focalisation (29) du faisceau issu de la fibre optique, des moyens de déflexion (37) du faisceau issu des moyens de focalisation (29) pour focaliser le faisceau dévié sur les pièces à souder, une zone de dégagement (42) séparant les moyens de déflexion (37) et le point de focalisation (39) du faisceau, et des moyens de balayage par un gaz de balayage de cette zone de dégagement.This is a method and apparatus for laser beam welding of two metal parts (2, 41) together. The apparatus comprises an optical fiber (10) for transmitting the beam and a welding head (9) comprising focusing means (29) of the beam coming from the optical fiber, deflection means (37) of the beam coming from the means focusing (29) for focusing the deflected beam on the parts to be welded, a clearance zone (42) separating the deflection means (37) and the focusing point (39) of the beam, and gas scanning means sweep of this clearance area.
Description
La présente invention concerne un appareil de soudage par faisceau laserThe present invention relates to a laser beam welding apparatus
de deux pièces métalliques entre elles, comportant une fibre optique de transmission du faisceau laser de soudage et une tête de soudage comprenant des moyens de focalisation du of two metallic parts together, comprising an optical fiber for transmitting the welding laser beam and a welding head comprising means for focusing the
faisceau laser issu de la fibre optique. laser beam from optical fiber.
Elle concerne également un procédé de soudage par faisceau laser d'un manchon tubulaire métallique à l'intérieur d'un tube métallique de faible diamètre interne, par exemple de diamètre interne compris entre It also relates to a laser beam welding process of a metallic tubular sleeve inside a metallic tube of small internal diameter, for example of internal diameter between
de l'ordre 10 mm et de l'ordre de 50 mm. on the order of 10 mm and on the order of 50 mm.
Elle trouve une application particulièrement importante bien que non exclusive dans le domaine de la réparation d'un tube fuitard d'échangeur de chaleur du type échangeur à plaque tubulaire, notamment au niveau de la plaque tubulaire, l'échange de chaleur s'effectuant entre le réfrigérant primaire d'un réacteur tel qu'un réacteur nucléaire à eau sous pression ou REP, et l'eau en phases liquide et vapeur It finds a particularly important, although not exclusive, application in the field of repairing a leaking heat exchanger tube of the tube plate exchanger type, in particular at the level of the tube plate, the heat exchange taking place between the primary refrigerant of a reactor such as a pressurized water nuclear reactor or PWR, and water in liquid and vapor phases
constituant le réfrigérant secondaire. constituting the secondary refrigerant.
Il importe de pouvoir réparer les tubes fuitards pour éviter toute contamination par le circuit primaire éventuellement chargé en éléments radioactifs, du circuit secondaire qui doit It is important to be able to repair leaking tubes to avoid contamination by the primary circuit possibly loaded with radioactive elements, from the secondary circuit which must
impérativement rester inactif.imperatively remain inactive.
La réparation d'un tube fuitard, en général endommagé ou fissuré au niveau de ses points de fixation avec la plaque tubulaire, est difficile à effectuer; le diamètre interne d'un tube d'échangeur à plaque tubulaire appartenant au circuit de refroidissement d'un réacteur nucléaire, est en effet Repairing a leaking tube, generally damaged or cracked at its attachment points with the tube plate, is difficult to perform; the internal diameter of a tube plate exchanger tube belonging to the cooling circuit of a nuclear reactor, is indeed
de l'ordre de 20 mm.of the order of 20 mm.
Les appareils de soudage de l'art antérieur présentent des inconvénients. Ils sont trop encombrants, et/ou nécessitent une grande consommation d'énergie et sont de ce fait à l'origine de déformations importantes au niveau de la plaque tubulaire et du tube muni de son manchon de réparation. A tel point que la solution en général retenue pour pallier les inconvénients des appareils de soudage connus, consiste à isoler le tube fuitard en l'obturant purement et simplement, plutôt que de chercher à le réparer. Cette solution n'est d'ailleurs pas non plus satisfaisante car elle présente l'inconvénient de réduire le nombre de tubes en Welding devices of the prior art have drawbacks. They are too bulky, and / or require a great deal of energy consumption and are therefore at the origin of significant deformations at the level of the tubular plate and of the tube provided with its repair sleeve. So much so that the solution generally adopted to overcome the drawbacks of known welding devices, consists in isolating the leaking tube by closing it altogether, rather than seeking to repair it. This solution is also not satisfactory either because it has the drawback of reducing the number of tubes in
service entre circuit primaire et circuit secondaire. service between primary and secondary circuits.
L'invention vise à fournir un appareil de soudage et un procédé de soudage d'un manchon à l'intérieur d'un tube de faible diamètre, répondant mieux que ceux antérieurement connus aux exigences de la pratique, notamment en ce que l'appareil de soudage, tout en présentant un faible encombrement et une excellente robustesse,--permet de réaliser des soudures de bonne qualité, et en ce que le procédé de soudage est rapide, facile à mettre en oeuvre, et nécessite une moins grande consommation d'énergie que les procédés The invention aims to provide a welding device and a method for welding a sleeve inside a small diameter tube, which meets the requirements of practice better than those previously known, in particular in that the device welding, while having a small footprint and excellent robustness, - allows for good quality welds, and in that the welding process is quick, easy to implement, and requires less consumption of energy that the processes
de l'art antérieur.of the prior art.
Dans ce but l'invention propose essentiellement un appareil de soudage par faisceau laser de deux pièces métalliques entre elles, comportant une fibre optique de transmission du faisceau et une tête de soudage comprenant des moyens de focalisation du faisceau issu de la fibre optique, caractérisé en ce que la tête de soudage comprend de plus des moyens de déflexion du faisceau issu des moyens de focalisation, pour focaliser le faisceau dévié sur les pièces à souder, une zone de dégagement séparant les moyens de déflexion et le point de focalisation du faisceau, et des moyens de balayage par un gaz de balayage de cette zone de dégagement agencés pour chasser hors du champ des moyens de déflexion les vapeurs métalliques For this purpose, the invention essentially proposes an apparatus for welding by laser beam of two metal parts together, comprising an optical fiber for transmitting the beam and a welding head comprising means for focusing the beam coming from the optical fiber, characterized in that the welding head further comprises means for deflecting the beam from the focusing means, in order to focus the deflected beam on the parts to be welded, a clearance zone separating the deflection means and the focal point of the beam, and means for sweeping by a scavenging gas of this release zone arranged to drive the metal vapors out of the field of the deflection means
issues de la fusion des métaux lors du soudage. from the fusion of metals during welding.
L'utilisation d'un faisceau laser pour effectuer des soudures par faisceau dévié par exemple par transparence ou pointage dans des tubes de petits diamètres, et nécessitant une tête de soudage présentant des moyens de déflexion du faisceau vers les pièces à souder, ne pouvait notamment pas venir à l'idée de l'homme du métier, du fait de l'émission de vapeurs métalliques recouvrant instantanément les moyens de déflexion lors du soudage par faisceau laser The use of a laser beam to perform welds by deflected beam for example by transparency or pointing in tubes of small diameters, and requiring a welding head having means of deflection of the beam towards the parts to be welded, could not in particular not come to the idea of a person skilled in the art, due to the emission of metallic vapors instantly covering the deflection means during laser beam welding
et empêchant alors la poursuite du soudage. and thus preventing further welding.
La présente invention permet d'éliminer cet The present invention eliminates this
inconvénient.disadvantage.
Dans des modes de réalisation avantageux de l'invention, on a recours, en outre, à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes: - le gaz de balayage est un gaz neutre, et avantageusement de l'argon; - la tête de soudage est de forme allongée autour d'un axe sensiblement parallèle à la direction de l'axe du faisceau laser issu de la fibre optique, et les moyens de déflexion du faisceau comprennent un miroir plan de renvoi du faisceau vers les pièces à souder; - le miroir de renvoi du faisceau est entièrement situé, par rapport au point de focalisation, à une distance sensiblement égale ou supérieure à la distance séparant l'axe de la tête de soudage dudit point de focalisation; - la plus petite distance séparant les moyens de déflexion du point de focalisation est inférieure à de l'ordre de 30 mm et avantageusement comprise entre de l'ordre de 5 mm et 10 mm. - l'extrémité de la fibre optique dont est issu le faisceau laser est fixée dans l'axe de la tête de soudage, et les moyens de focalisation comprennent des moyens optiques de déviation du faisceau par rapport à l'axe de la tête de soudage pour diriger le faisceau sur le miroir de renvoi; - les moyens de focalisation comprennent, disposés successivement sur le chemin optique du faisceau issu de la fibre, un ménisque, une lentille plan convexe et les moyens optiques de déviation du faisceau, lesdits moyens optiques de déviation étant constitués par une lentille dissymétrique formée par une portion cylindrique issue de la trépanation ou "carottage" cylindrique, d'une lentille plan convexe sphérique au voisinage de l'axe de ladite lentille sphérique, le carottage cylindrique étant d'axe parallèle à ladite lentille plan convexe sphérique. L'usage de cette lentille dissymétrique permet d'augmenter l'espace entre le déflecteur et le point à souder pour mieux s'affranchir des projections de vapeurs métalliques lors du soudage. L'ensemble des optiques est avantageusement traité "anti-reflets" à la longueur In advantageous embodiments of the invention, use is also made of one and / or the other of the following arrangements: the sweeping gas is a neutral gas, and advantageously argon; - The welding head is elongated around an axis substantially parallel to the direction of the axis of the laser beam from the optical fiber, and the beam deflection means comprise a plane mirror for returning the beam to the parts welding; - The beam deflection mirror is entirely located, relative to the focus point, at a distance substantially equal to or greater than the distance separating the axis of the welding head from said focus point; - The smallest distance separating the deflection means from the focusing point is less than around 30 mm and advantageously between around 5 mm and 10 mm. the end of the optical fiber from which the laser beam comes is fixed in the axis of the welding head, and the focusing means comprise optical means for deflecting the beam relative to the axis of the welding head to direct the beam on the deflection mirror; the focusing means comprise, arranged successively on the optical path of the beam coming from the fiber, a meniscus, a convex plane lens and the optical means for deflecting the beam, said optical deflection means being constituted by an asymmetrical lens formed by a cylindrical portion resulting from cylindrical trepanation or "coring", of a spherical convex plane lens in the vicinity of the axis of said spherical lens, the cylindrical coring being of axis parallel to said spherical convex plane lens. The use of this asymmetrical lens makes it possible to increase the space between the deflector and the point to be welded in order to better overcome the projections of metal vapors during welding. All optics are advantageously treated "anti-reflective" to the length
d'onde du laser.laser wave.
- les moyens de balayage par un gaz, comprennent des déflecteurs constitués par des parois disposées symétriquement par rapport à un plan passant par l'axe de la tête de soudage et agencés pour accélérer la vitesse du gaz dans la zone de dégagement et augmenter la pression dynamique qui s'exerce sur la zone de soudage; - l'appareil comporte de plus des moyens de commande et de contrôle du soudage par laser en régime d'émission impulsionnel de ce dernier pendant des temps d'émission successifs de durée comprise entre de l'ordre de 10 millisecondes et de l'ordre de 50 millisecondes; - le faisceau laser utilisé est un faisceau émis par laser à corps solide du type laser YAG; - l'appareil comporte de plus des moyens de rotation automatique de la tête de soudage autour de son axe et des moyens de déplacement automatique de ladite tête de soudage le long de son axe, agencés pour déplacer ladite tête longitudinalement par rapport aux pièces à - The gas scanning means, include deflectors constituted by walls arranged symmetrically with respect to a plane passing through the axis of the welding head and arranged to accelerate the speed of the gas in the release zone and increase the pressure dynamics exerted on the welding area; - The apparatus further comprises means for controlling and controlling laser welding in pulse emission mode of the latter during successive emission times of duration between about 10 milliseconds and about 50 milliseconds; the laser beam used is a beam emitted by a solid-body laser of the YAG laser type; - The apparatus further comprises means for automatic rotation of the welding head about its axis and means for automatic movement of said welding head along its axis, arranged to move said head longitudinally with respect to the parts to be
souder.solder.
L'invention propose également un procédé de soudage par faisceau laser d'un manchon tubulaire métallique à l'intérieur d'un tube métallique de diamètre interne inférieur à 50 mm, caractérisé en ce que: - on introduit le manchon à souder dans le tube avec lequel il est rendu coopérant jointivement, (le manchon introduit est avantageusement fixé au tube par exemple par dudgeonnage ou par expansion ou sertissage hydraulique), - on introduit une tête de soudage de forme allongée autour d'un axe dans le tube jusqu'à une position déterminée de la tête par rapport au manchon à souder, - on émet un faisceau de rayonnement laser dans un système à fibre optique connectée à la tête de soudage en focalisant le faisceau de rayonnement laser issu de la fibre optique sur la portion de manchon à souder par l'intermédiaire de moyens de déflexion fixés rigidement à la tête, ce qui entraîne le soudage du manchon au tube par fusion du métal, et - on balaye simultanément à l'émission du faisceau laser la zone de soudage par un gaz de balayage injecté à l'intérieur de la tête de soudage et dirigé entre les moyens de déflexion et ladite zone de soudage, pour entraîner les vapeurs métalliques issues de ladite fusion du métal en dehors du champ des The invention also provides a laser beam welding method of a metal tubular sleeve inside a metal tube with an internal diameter of less than 50 mm, characterized in that: - the sleeve to be welded is introduced into the tube with which it is made cooperating contiguously, (the sleeve introduced is advantageously fixed to the tube for example by swaging or by hydraulic expansion or crimping), - a welding head of elongated shape is introduced around an axis in the tube up to a determined position of the head relative to the sleeve to be welded, - a beam of laser radiation is emitted in a fiber optic system connected to the welding head by focusing the beam of laser radiation from the optical fiber on the sleeve portion to be welded by means of deflection means rigidly fixed to the head, which leads to the welding of the sleeve to the tube by fusion of the metal, and - it is swept simultaneously t when the laser beam is emitted, the welding zone by a sweeping gas injected inside the welding head and directed between the deflection means and said welding zone, to entrain the metallic vapors resulting from said melting of the metal outside the scope of
moyens de déflexion.means of deflection.
Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, le procédé de soudage est de plus caractérisé en ce qu'on fait tourner la tête de soudage autour de son axe pour réaliser une soudure circulaire continue ou discontinue du manchon sur la paroi interne du tube, l'émission laser étant effectuée en régime pulsé, et on aspire simultanément au vide l'intérieur du tube par l'extrémité du tube opposé à l'extrémité par laquelle a été introduite la tête de soudage, afin de favoriser l'évacuation du gaz neutre de balayage injecté à l'intérieur de ladite In an advantageous embodiment of the invention, the welding process is further characterized in that the welding head is rotated about its axis to produce a continuous or discontinuous circular welding of the sleeve on the internal wall of the tube , the laser emission being carried out in pulsed mode, and the interior of the tube is vacuumed simultaneously by the end of the tube opposite the end through which the welding head was introduced, in order to favor the evacuation of the neutral sweep gas injected inside said
tête.head.
L'émission laser peut cependant être également However, the laser emission can also be
effectuée en régime modulé ou continu. performed in modulated or continuous regime.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de The invention will be better understood on reading
la description qui suit, des modes de réalisation the following description of embodiments
particuliers donnés à titre d'exemples non limitatifs. particulars given by way of nonlimiting examples.
La description se réfère aux dessins qui The description refers to the drawings which
l'accompagnent dans lesquels: - la figure 1 est un schéma de principe d'un appareil de soudage selon un mode de réalisation de l'invention, appliqué à la réparation d'un tube d'échangeur de chaleur, - la figure 2 est une coupe axiale schématique à grande échelle de la tête de soudage de l'appareil de la figure 1, - la figure 3 est un schéma de principe d'une partie du système optique de l'appareil de la figure 1, - les figures 4a et 4b, montrent une variante de réalisation, respectivement de face et en coupe d'une lentille constituant les moyens de déviation du faisceau appartenant aux moyens de focalisation de l'appareil selon l'invention, la figure 5 est une vue schématique avec coupe partielle montrant une partie de la tête de soudage de l'appareil selon un mode de réalisation de l'invention avec déflecteurs latéraux, - la figure 6 est une coupe schématique selon VI-VI en vue de dessus de la figure 5, - la figure 7 est une coupe verticale partielle selon accompany it in which: - Figure 1 is a block diagram of a welding device according to one embodiment of the invention, applied to the repair of a heat exchanger tube, - Figure 2 is a schematic axial section on a large scale of the welding head of the apparatus of FIG. 1, - FIG. 3 is a block diagram of part of the optical system of the apparatus of FIG. 1, - FIGS. 4a and 4b, show an alternative embodiment, respectively from the front and in section of a lens constituting the beam deflection means belonging to the focusing means of the apparatus according to the invention, FIG. 5 is a schematic view with partial section showing a part of the welding head of the apparatus according to an embodiment of the invention with lateral deflectors, - Figure 6 is a schematic section on VI-VI in top view of Figure 5, - Figure 7 is a partial vertical section according to
VII-VII de la figure 2.VII-VII of figure 2.
L'échangeur de chaleur montré schématiquement en figure 1 est d'un type couramment utilisé dans les réacteurs à eau sous pression. Il comporte une enveloppe 1 qui contient un faisceau de tubes en U 2, dont les parties terminales 3 traversent une plaque tubulaire 4. Le diamètre d'un tube 2 a été exagéré sur la figure 1, en proportion par rapport à l'enveloppe 1 et à la plaque 4. La plaque 4 délimite avec un cloison une boite à eau froide 6 et une boite à eau chaude 7, munies respectivement d'une conduite de départ et d'une conduite d'arrivée du réfrigérant primaire du réacteur (non représentées). La partie du circuit primaire contenue dans l'échangeur est isolée et The heat exchanger shown schematically in Figure 1 is of a type commonly used in pressurized water reactors. It comprises an envelope 1 which contains a bundle of U-shaped tubes 2, the end portions 3 of which pass through a tubular plate 4. The diameter of a tube 2 has been exaggerated in FIG. 1, in proportion relative to the envelope 1 and to plate 4. Plate 4 delimits with a partition a cold water box 6 and a hot water box 7, provided respectively with a flow pipe and a flow pipe for the primary coolant of the reactor (not represented). The part of the primary circuit contained in the exchanger is isolated and
vidangée de façon connue en soi.drained in a manner known per se.
La partie 8 de l'échangeur comprise entre les tubes 2 et l'enveloppe 1 est occupée, lors du fonctionnement, par le réfrigérant secondaire du Part 8 of the exchanger between the tubes 2 and the casing 1 is occupied, during operation, by the secondary refrigerant of the
réacteur et appartient donc au circuit secondaire. reactor and therefore belongs to the secondary circuit.
L'appareil selon le mode de réalisation de l'invention plus particulièrement décrit ici, comprend une tête de soudage 9 allongée autour d'un axe, connectée à une de ses extrémités, à une fibre optique de transmission du faisceau laser. La fibre optique de transmission est, de préférence, une monofibre en silice de diamètre compris entre 500 et 1500 pm. Mais d'autres types de fibres, par exemple constituées par plusieurs fibres (multifibres) sont également utilisables. La fibre est connectée à son autre extrémité à une source 12 de rayonnement cohérent The apparatus according to the embodiment of the invention more particularly described here, comprises a welding head 9 elongated around an axis, connected at one of its ends, to an optical fiber for transmitting the laser beam. The optical transmission fiber is preferably a silica monofiber with a diameter between 500 and 1500 μm. But other types of fibers, for example made up of several fibers (multifibres) can also be used. The fiber is connected at its other end to a source 12 of coherent radiation
émis par laser, de type connue en elle-même. emitted by laser, of a type known per se.
Avantageusement, le laser est un laser solide du type connu sous la dénomination YAG (longueur d'onde Advantageously, the laser is a solid laser of the type known under the name YAG (wavelength
de l'ordre du micron) comprenant des ions de Nd. of the order of a micron) comprising Nd ions.
La densité de puissance mise en oeuvre avec une source laser dans un appareil selon l'invention est comprise entre 0,1 et 5 MW par cm2, avantageusement de The power density used with a laser source in an apparatus according to the invention is between 0.1 and 5 MW per cm2, advantageously of
l'ordre de 0,3 MW/cm2.around 0.3 MW / cm2.
La tête de soudage 9 est, par ailleurs, raccordée par l'intermédiaire d'un flexible 13 à un dispositif 14 d'alimentation en gaz de balayage, par exemple de l'Argon, comprenant un réservoir d'Argon sous pression et des moyens de régulation du débit de gaz injecté The welding head 9 is moreover connected via a hose 13 to a device 14 for supplying sweep gas, for example Argon, comprising a pressurized Argon tank and means regulating the flow rate of injected gas
dans la tête de soudage 9 par le flexible 13. in the welding head 9 by the hose 13.
L'appareil de soudage comprend des moyens de rotation automatique de la tête de soudage autour de son axe, et des moyens de déplacement longitudinaux automatique de ladite tête de soudage, le long de son axe. Les moyens de rotation (non représentés) sont constitués de façon connue par exemple par deux pignons, l'un étant solidaire de la tête et l'autre d'un support 15, engrenant l'un avec l'autre autour de deux axes parallèles et actionnés par un moteur pas à pas à commande numérique. Les moyens de déplacement longitudinaux (également non représentés) sont de type connu et comprennent par exemple une vis sans fin solidaire de la tête de soudage coopérant avec un écrou fixé au support 15 et actionné par un moteur pas The welding apparatus comprises means for automatic rotation of the welding head about its axis, and means for automatic longitudinal displacement of said welding head, along its axis. The rotation means (not shown) are constituted in a known manner for example by two pinions, one being integral with the head and the other with a support 15, meshing with one another around two parallel axes and operated by a numerically controlled stepping motor. The longitudinal displacement means (also not shown) are of known type and include for example an endless screw secured to the welding head cooperating with a nut fixed to the support 15 and actuated by a pitch motor
à pas.step by step.
Le support 15 est, par exemple, un engin utilisé couramment lors des opérations de contrôle et de maintenance d'un réacteur nucléaire, sur lequel la tête de soudage et ses moyens de rotation et de déplacement sont aisément adaptables. L'engin est avantageusement de type souvent dénommé "araignée". On trouvera des constitutions possibles d'araignées en se reportant notamment aux documents US-A-4018345 (COMBUSTION ENGINEERING) et FR A-2.309.314 The support 15 is, for example, a machine commonly used during control and maintenance operations of a nuclear reactor, on which the welding head and its means of rotation and displacement are easily adaptable. The machine is advantageously of the type often called "spider". One will find possible constitutions of spiders by referring in particular to documents US-A-4018345 (COMBUSTION ENGINEERING) and FR A-2.309.314
(FRAMATOME).(FRAMATOME).
Des moyens 16 de mise sous vide de l'intérieur du tube 2 sont prévus. Ils comprennent une tête 17 étanche venant se fixer sur l'extrémité opposée 3 du tube, par rapport à l'extrémité du tube dans laquelle la tête de soudage 9 est introduite. Un flexible 18 relie la tête 17 au moyen de mise sous vide 16 Means 16 for evacuating the interior of the tube 2 are provided. They comprise a sealed head 17 which is fixed on the opposite end 3 of the tube, relative to the end of the tube into which the welding head 9 is introduced. A hose 18 connects the head 17 to the vacuum means 16
comprenant par exemple une pompe à vide. comprising for example a vacuum pump.
Les moyens de rotation et de déplacement de la tête 9, la source laser 12, les dispositifs d'alimentation 14 et de mise sous vide 16, sont commandés par des moyens de commande et de contrôle 17. Les moyens 17 comprennent par exemple un automate programmable et permettent le fonctionnement de The means for rotating and moving the head 9, the laser source 12, the supply devices 14 and the vacuum device 16, are controlled by command and control means 17. The means 17 comprise for example an automaton programmable and allow operation of
l'appareil comme il sera décrit ci-après. the device as will be described below.
La figure 2 est une coupe axiale de la tête de soudage 9 de l'appareil selon l'invention plus Figure 2 is an axial section of the welding head 9 of the apparatus according to the invention more
particulièrement décrit ici.particularly described here.
La tête 9 comprend une enveloppe cylindrique 20 en métal, par exemple en acier inoxydable, autour d'un axe 21; le diamètre externe de l'enveloppe est par exemple de l'ordre de 19 mm. L'enveloppe est de ce fait, propre à coopérer avec l'alésage interne du tube 2 de l'échangeur, de diamètre interne légèrement supérieur à 20 mm. L'enveloppe 20 est ouverte à une de ses extrémités 22 et est munie à l'autre extrémité 23 d'un bouchon métallique 24 percé de part en part par des passages 25 d'amenée du gaz de balayage, dont le trajet est représenté sur la figure 2 par des flèches The head 9 comprises a cylindrical casing 20 made of metal, for example stainless steel, around an axis 21; the outer diameter of the envelope is for example of the order of 19 mm. The envelope is therefore suitable for cooperating with the internal bore of the tube 2 of the exchanger, with an internal diameter slightly greater than 20 mm. The envelope 20 is open at one of its ends 22 and is provided at the other end 23 with a metal plug 24 pierced right through by passages 25 for sweeping gas supply, the path of which is shown in Figure 2 by arrows
26 à l'intérieur de la tête de soudage. 26 inside the welding head.
Les passages 25 sont avantageusement disposés symétriquement par rapport à l'axe 21 et sont, par The passages 25 are advantageously arranged symmetrically with respect to the axis 21 and are, for
exemple, au nombre de 6 ou 8.example, 6 or 8.
La tête de soudage 9 est connectée à la fibre optique 10 de transmission du faisceau laser 27 par son extrémité 28, fixée au bouchon 24 dans l'axe 21 de The welding head 9 is connected to the optical fiber 10 for transmitting the laser beam 27 through its end 28, fixed to the plug 24 in the axis 21 of
la tête de soudage.the welding head.
Comme montré sur les figures 2 et 3, la tête de soudage comprend des moyens de focalisation 29 du faisceau 27, par exemple constitués par un ménisque sphérique 30, une lentille plan convexe sphérique 31 et des moyens optiques de déviation 32 du faisceau constitués par une demi lentille plan convexe sphérique issue de la trépanation, par évidemment cylindrique, d'une lentille plan convexe de grand As shown in FIGS. 2 and 3, the welding head comprises means 29 for focusing the beam 27, for example constituted by a spherical meniscus 30, a spherical convex plane lens 31 and optical means 32 for deflecting the beam constituted by a half convex plane spherical lens resulting from trepanation, by obviously cylindrical, of a convex plane lens of large
diamètre (en trait interrompu sur la figure 3). diameter (broken line in Figure 3).
Plus précisémment, les figures 4a et 4b montrent un mode de réalisation des moyens de déviation 32 constitués par une lentille 35 d'axe 35', issue du "carottage" cylindrique ou "trépanation" d'une lentille plan convexe sphérique 36, d'axe 36', l'axe More precisely, FIGS. 4a and 4b show an embodiment of the deflection means 32 constituted by a lens 35 with an axis 35 ′, resulting from the cylindrical "coring" or "trepanation" of a spherical convex plane lens 36, from axis 36 ', the axis
' étant parallèle à l'axe 36' de la lentille 36. 'being parallel to the axis 36' of the lens 36.
Les moyens de déflexion 37 (voir figure 2) sont constitués par un miroir plan 37' disposé dans un plan perpendiculaire au faisceau et incliné d'un angle The deflection means 37 (see FIG. 2) consist of a plane mirror 37 ′ arranged in a plane perpendicular to the beam and inclined at an angle
compris entre 20 et 60 par rapport à l'axe 21. between 20 and 60 with respect to axis 21.
Le miroir 37' dévie le faisceau 38 et focalise le faisceau dévié 40 au point de focalisation 39 sur les pièces à souder constituées dans l'exemple d'application décrit ici, par le tube d'échangeur 2 et un manchon cylindrique 41 coopérant jointivement avec la paroi interne du tube dans lequel il a été préalablement introduit et auquel il est fixé par exemple par dudgeonnage, ou par expansion ou sertissage hydraulique. Les angles de déflexion des rayons du faisceau laser, entre rayons incidents et rayons réfléchis correspondants, sont avantageusement compris entre 80 et 100 . Ils sont déterminés en fonction de l'inclinaison du miroir par rapport à l'axe 21 et de la distance existant entre miroir et The mirror 37 'deflects the beam 38 and focuses the deflected beam 40 at the focal point 39 on the parts to be welded formed in the example of application described here, by the exchanger tube 2 and a cylindrical sleeve 41 cooperating in joint with the internal wall of the tube into which it has been previously introduced and to which it is fixed, for example by expansion, or by hydraulic expansion or crimping. The deflection angles of the rays of the laser beam, between incident rays and corresponding reflected rays, are advantageously between 80 and 100. They are determined as a function of the inclination of the mirror relative to the axis 21 and of the distance existing between the mirror and
point de focalisation.focus point.
Le faisceau dévié 40 constitue un cone dont le sommet est le point de focalisation 39. Les moyens de déviation 32 et le miroir 37' sont, par exemple, agencés pour que l'axe du cone du faisceau 40 forme un angle d'incidence compris entre de l'ordre de 30 et 0 (incidence normale) avec le plan tangent aux pièces à souder, ce qui favorise une bonne pénétration de la soudure. Selon l'invention, la tête de soudage 9 comprend une zone de dégagement 42 séparant le miroir 37' du The deflected beam 40 constitutes a cone whose apex is the focal point 39. The deflection means 32 and the mirror 37 'are, for example, arranged so that the axis of the cone of the beam 40 forms an angle of incidence included between about 30 and 0 (normal incidence) with the plane tangent to the parts to be welded, which promotes good penetration of the weld. According to the invention, the welding head 9 comprises a clearance zone 42 separating the mirror 37 'from the
point de focalisation 39 du faisceau. focal point 39 of the beam.
Cette zone de dégagement 42 interne ou, ce qui est considéré comme équivalent, partiellement interne à la tête de soudage, suivant que l'enveloppe 20 se referme plus ou moins au-dessus du miroir 37', présente une section minimum prédéterminée de passage du gaz émis par les moyens de balayage 14. Cette section minimum est avantageusement supérieure ou égale à la demi section interne du cylindre 20, ce qui est réalisé lorsque le miroir de renvoi du faisceau est entièrement situé, par rapport au point de focalisation, à une distance sensiblement égale, ou supérieure, à la distance do séparant l'axe 21 de la This internal clearance zone 42 or, which is considered equivalent, partially internal to the welding head, depending on whether the envelope 20 closes more or less above the mirror 37 ′, has a predetermined minimum section for passage of the gas emitted by the scanning means 14. This minimum section is advantageously greater than or equal to the internal half section of the cylinder 20, which is achieved when the beam deflection mirror is entirely located, relative to the focal point, at a distance substantially equal to, or greater than, the distance do between the axis 21 of the
tête de soudage du point 39 de focalisation. welding head of the focusing point 39.
Avantageusement, la distance d du plan Pl parallèle à l'axe 21 et tangeant à l'arête supérieure du miroir 37', ou plus généralement contenant le point des moyens de déflexion le plus proche du point de focalisation 39, est prévue sensiblement égale ou Advantageously, the distance d from the plane Pl parallel to the axis 21 and tangent to the upper edge of the mirror 37 ', or more generally containing the point of the deflection means closest to the focusing point 39, is provided for substantially equal or
supérieure à do.greater than do.
Dans l'appareil de soudage selon l'invention plus spécialement décrit ici, la distance do est de In the welding device according to the invention more particularly described here, the distance do is
l'ordre de 10 mm.around 10 mm.
Pour permettre l'accès à la zone 42 située à proximité d'une extrémité de la tête 9, du gaz injecté dans la tête par les passages 25 disposés à l'autre extrémité, les moyens 14 de balayage comprennent des moyens de bypass 43 du gaz autour des moyens de focalisation 29. Ces moyens de bypass sont par exemple constitués en partie par des gorges circulaires évidées dans la face interne du cylindre To allow access to the zone 42 located near one end of the head 9, of the gas injected into the head through the passages 25 arranged at the other end, the scanning means 14 comprise bypass means 43 of the gas around the focusing means 29. These bypass means are for example constituted in part by circular grooves hollowed out in the internal face of the cylinder
enveloppe 20 de la tête de soudage. envelope 20 of the welding head.
Une seconde enveloppe cylindrique 44 de fixation des moyens de focalisation 29 et de déflexion 37 est, par ailleurs, prévue. Celle-ci est réalisée de façon à permettre le passage du gaz de balayage et coopère jointivement avec l'enveloppe 20 dans laquelle elle peut tourner avec un frottement réduit. Des trous 45 dans l'enveloppe 44 au droit des gorges 43 constituent une deuxième partie des moyens de by-pass. Le gaz suit le trajet indiqué par les flèches référencés 26 sur la A second cylindrical casing 44 for fixing the focusing means 29 and deflection 37 is also provided. This is carried out so as to allow the passage of the sweeping gas and cooperates contiguously with the casing 20 in which it can rotate with reduced friction. Holes 45 in the casing 44 in line with the grooves 43 constitute a second part of the bypass means. The gas follows the path indicated by the arrows referenced 26 on the
figure 2.figure 2.
Enfin, les moyens de balayage de la tête de soudage 9 comportent des déflecteurs 45 constitués par des parois planes disposées symétriquement par rapport à un plan passant par l'axe de la tête de soudage et fixées l'une à l'autre par une arête longitudinale 47 pour constituer une cornière en V dont les surfaces internes sont avantageusement tangentes au faisceau 38 issu des moyens de focalisation, comme représenté sur les figures 2 et 7. Une ouverture 46 est ménagée dans l'arête 47 pour laisser passer le faisceau laser vers Finally, the scanning means of the welding head 9 include deflectors 45 constituted by plane walls arranged symmetrically with respect to a plane passing through the axis of the welding head and fixed to one another by an edge longitudinal 47 to form a V-shaped angle whose internal surfaces are advantageously tangent to the beam 38 from the focusing means, as shown in Figures 2 and 7. An opening 46 is formed in the edge 47 to allow the laser beam to pass to
les pièces à souder.the parts to be welded.
Un autre mode de réalisation des déflecteurs est représenté sur les figures 5 et 6. Les déflecteurs sont formés par des parois courbes symétriques par rapport à un plan passant par l'axe 21 et constituent de la sorte un étranglement formant Venturi pour canaliser et accélérer le gaz vers le point 39 de Another embodiment of the deflectors is shown in FIGS. 5 and 6. The deflectors are formed by curved walls symmetrical with respect to a plane passing through the axis 21 and thus constitute a constriction forming Venturi to channel and accelerate the gas to point 39 of
focalisation et de soudage.focusing and welding.
Comme déjà mentionné, l'appareil de soudage (voir figure 2) comprend des moyens de rotation automatique (non représentés) autour de l'axe 21 de la tête de soudage. Ces moyens sont agencés pour permettre la rotation du cylindre 44 et simultanément des différentes parties de la tête qui y sont fixées, à savoir le bouchon 24, les moyens de focalisation 29, le miroir 37 et les déflecteurs 45, à l'intérieur de l'enveloppe cylindrique 20 de la tête de soudage. Un dispositif annulaire 50 fixé à l'enveloppe 20 et comportant un joint d'étanchéité 51 de type connu (joint torique par exemple) assure l'étanchéité avec l'enveloppe lors de la rotation, de façon à éviter les fuites du gaz injecté sous pression dans la tête 9 par As already mentioned, the welding device (see FIG. 2) comprises automatic rotation means (not shown) around the axis 21 of the welding head. These means are arranged to allow the rotation of the cylinder 44 and simultaneously of the various parts of the head which are fixed to it, namely the plug 24, the focusing means 29, the mirror 37 and the deflectors 45, inside the cylindrical casing 20 of the welding head. An annular device 50 fixed to the envelope 20 and comprising a seal 51 of known type (O-ring for example) seals with the envelope during rotation, so as to avoid leaks of the gas injected under pressure in the head 9 by
les passages 25.passages 25.
De même, des moyens de déplacement longitudinaux automatiques sont prévus. Ils permettent le déplacement longitudinal de la tête dans le tube à réparer. Ils comprennent une pièce d'étanchéité 52 sensiblement en forme de cloche dont la base est munie d'un joint 53 d'étanchéité avec la plaque tubulaire 4. La cloche est traversée de part en part par l'enveloppe tubulaire 20 de la tête. La cloche et l'enveloppe sont déplaçables l'une par rapport à l'autre. Elles coopèrent jointivement par l'intermédiaire du joint d'étanchéité torique 54. La cloche est maintenue en pression sur la plaque tubulaire 4 par des moyens connus en soi.(non représentés). On va maintenant décrire le fonctionnement de l'appareil de soudage selon l'invention, appliqué à la réparation d'un tube de faible diamètre et plus particulièrement à la réparation d'un tube d'échangeur Likewise, automatic longitudinal displacement means are provided. They allow the longitudinal displacement of the head in the tube to be repaired. They comprise a sealing part 52 substantially in the shape of a bell, the base of which is provided with a seal 53 with the tubular plate 4. The bell is traversed right through by the tubular casing 20 of the head. The bell and the envelope are movable relative to each other. They cooperate contiguously via the O-ring seal 54. The bell is kept under pressure on the tube plate 4 by means known per se (not shown). We will now describe the operation of the welding device according to the invention, applied to the repair of a small diameter tube and more particularly to the repair of an exchanger tube
de chaleur de réacteur nucléaire.nuclear reactor heat.
Le tube à réparer est tout d'abord identifié, le manchon 41 de réparation à souder est ensuite introduit à un emplacement préalablement déterminé à l'intérieur du tube, par exemple à proximité de la plaque tubulaire. On met alors en place l'araignée 15 porteuse de la tête de soudage 9, dans la boite 6, face au tube à réparer. La tête de soudage 9 est ensuite introduite dans le tube 2 jusque dans une position déterminée par rapport au manchon à souder, par exemple en butée contre celui-ci comme représenté sur la figure 2. Cette opération est effectuée à The tube to be repaired is first identified, the repair sleeve 41 to be welded is then introduced into a predetermined location inside the tube, for example near the tube plate. The spider 15 carrying the welding head 9 is then put in place in the box 6, facing the tube to be repaired. The welding head 9 is then introduced into the tube 2 as far as a determined position relative to the sleeve to be welded, for example in abutment against the latter as shown in FIG. 2. This operation is carried out at
distance et commandée par les moyens 17. distance and controlled by means 17.
Par ailleurs, on aspire à l'intérieur du tube par l'intermédiaire des moyens de mise sous vide 16, la tête étanche 17 ayant été fixée au préalable sur l'autre extrémité du tube 2 à réparer, dans la boite 7. On injecte ensuite, sous une pression de quelques bar, par exemple 10 bar, un gaz de balayage par exemple un gaz neutre connu de l'argon ou de l'azote, dans la tête de soudage; le gaz pénètre dans la tête via les passages 25, suit le trajet représenté par les flèches 26 sur les figures 2, 5 et 6 et vient balayer sous pression, (la pression d'injection moins les pertes de charge), la zone de dégagement 42. Les déflecteurs 45 accélèrent le gaz dans la zone 42 et orientent sa trajectoire sur le point de focalisation 39. L'évacuation du gaz de balayage est facilitée par l'aspiration de l'intérieur du tube 2, en aval de la tête de soudage, grâce aux moyens de mise sous vide 16. Le circuit de gaz ayant été mis en service, on émet un faisceau de rayonnement cohérent à partir de la source laser 12 du type laser Nd+: YAG, de Furthermore, the interior of the tube is aspirated by means of the vacuum means 16, the sealed head 17 having been fixed beforehand on the other end of the tube 2 to be repaired, in the box 7. One injects then, under a pressure of a few bar, for example 10 bar, a sweeping gas for example a known neutral gas of argon or nitrogen, in the welding head; the gas enters the head via the passages 25, follows the path represented by the arrows 26 in FIGS. 2, 5 and 6 and comes to sweep under pressure (the injection pressure minus the pressure drops), the clearance zone 42. The deflectors 45 accelerate the gas in the zone 42 and orient its trajectory on the focusing point 39. The evacuation of the sweeping gas is facilitated by the suction from the interior of the tube 2, downstream of the head of welding, thanks to the vacuum means 16. The gas circuit having been put into service, a coherent radiation beam is emitted from the laser source 12 of the Nd + laser type: YAG,
puissance de l'ordre de quelques centaines de Watt. power on the order of a few hundred watts.
L'émission est de préférence effectuée en régime impulsionnel, les temps d'émission des impulsions variant avantageusement de 5 à 100 ms, par exemple 20 ms, pour une énergie de 10 à 50 J, à une cadence de 1 à 10 "coups" par seconde, par exemple 6 coups par seconde. Le faisceau laser émis par la source est condensé de façon connue en soi par un condenseur 12' (figure 3), transmis par la fibre optique 28, focalisé par les moyens 29 puis dévié en 37 pour être dirigé et focaliser sous forte incidence (proche de la normale) sur le manchon 41 que l'on vient ainsi souder par fusion sur le tube 2. Ie diamètre du point de focalisation obtenu avec le dispositif de l'invention est réduit, par exemple de l'ordre de 500 microns, et une bonne pénétration de soudure (par exemple de 1,5 The transmission is preferably carried out in pulse mode, the pulse transmission times advantageously varying from 5 to 100 ms, for example 20 ms, for an energy of 10 to 50 J, at a rate of 1 to 10 "strokes" per second, for example 6 strokes per second. The laser beam emitted by the source is condensed in a manner known per se by a condenser 12 '(FIG. 3), transmitted by the optical fiber 28, focused by the means 29 then deflected at 37 to be directed and focused under high incidence (close normal) on the sleeve 41 which is thus welded by fusion on the tube 2. The diameter of the focal point obtained with the device of the invention is reduced, for example of the order of 500 microns, and good weld penetration (e.g. 1.5
mm) est atteinte.mm) is reached.
Lors du soudage, il y a émission de vapeurs métalliques (vapeur et gouttes liquides) en direction du miroir 37. Le balayage par un gaz de la zone de dégagement 42 de section minimale supérieure ou égale à la moitié de la section de la tête de soudage, section minimale par exemple de l'ordre de lOOmm2, permet de chasser les vapeurs métalliques en dehors du champ du miroir vers l'aval du tube et d'éviter ainsi la pollution du miroir, autrement instantanément recouvert par les vapeurs métalliques recondensées. La pression dynamique qui s'exerce sur le point de soudage limite, par ailleurs, la formation même de During welding, there is emission of metallic vapors (vapor and liquid drops) in the direction of the mirror 37. The sweeping by a gas of the clearance zone 42 of minimum cross section greater than or equal to half the cross section of the head welding, minimum section for example of the order of 100 mm 2, makes it possible to expel the metal vapors outside the field of the mirror downstream of the tube and thus avoid pollution of the mirror, otherwise instantly covered by the recondensed metal vapors. The dynamic pressure exerted on the welding point also limits the very formation of
vapeurs métalliques.metallic vapors.
On effectue ensuite une rotation de la partie supérieure de la tête autour de son axe pour souder en transparence de façon continue ou discontinue, le The upper part of the head is then rotated around its axis to weld transparently continuously or discontinuously, the
manchon au tube qui la contient.sleeve to the tube which contains it.
Toutes ces opérations ont été avantageusement programmées et commandées par les moyens de commande 17. Elles sont, par exemple, effectuées soit en mode All these operations have advantageously been programmed and controlled by the control means 17. They are, for example, carried out either in mode
automatique, soit en mode semi-automatique. automatic, or in semi-automatic mode.
Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs de ce qui précède, la présente invention ne se limite nullement aux modes de réalisation uniquement envisagés. Elle englobe notamment le cas o: - La partie arrière du miroir 37 présente une face en forme de cuvette profilée pour favoriser l'écoulement As it goes without saying, and as it follows moreover from the foregoing, the present invention is in no way limited to the embodiments only envisaged. It includes in particular the case where: - The rear part of the mirror 37 has a profiled bowl-shaped face to promote flow
laminaire du gaz de balayage en aval de la zone 42. laminar sweep gas downstream of zone 42.
- D'autres moyens de réalisation de by-pass, des moyens de focalisation, à l'intérieur de la tête de soudage, sont prévus pour le gaz de balayage. Ce peut être par exemple une canalisation traversant longitudinalement la tête de soudage pour injecter le - Other means of producing a bypass, focusing means, inside the welding head, are provided for the purging gas. This can for example be a pipe longitudinally crossing the welding head to inject the
gaz, directement dans la zone de balayage 42. gas, directly in the scanning zone 42.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8912143A FR2652025A1 (en) | 1989-09-15 | 1989-09-15 | APPARATUS AND METHOD FOR WELDING METAL PARTS BY LASER BEAM. |
DD90343949A DD297586A5 (en) | 1989-09-15 | 1990-09-11 | DEVICE AND METHOD FOR WELDING METAL PARTS BY MEANS OF A LASER BEAM |
CS904433A CZ285515B6 (en) | 1989-09-15 | 1990-09-12 | Process of welding metallic tubular jacket and apparatus for making same |
EP90402550A EP0418170B1 (en) | 1989-09-15 | 1990-09-14 | Apparatus and process for welding work-pieces by means of a laser beam |
AT90402550T ATE106297T1 (en) | 1989-09-15 | 1990-09-14 | DEVICE AND METHOD FOR WELDING WORKPIECES USING A LASER BEAM. |
BG092841A BG92841A (en) | 1989-09-15 | 1990-09-14 | APPARATUS AND METHOD USED FOR WELDING METAL PARTS WITH A LASER |
HU905913A HU210091B (en) | 1989-09-15 | 1990-09-14 | Welding apparatus and method for welding metal sleeve to metal tube |
YU176390A YU176390A (en) | 1989-09-15 | 1990-09-14 | APPARATUS AND PROCEDURE FOR WELDING METAL PARTS BY LASER BEAM |
DK90402550.9T DK0418170T3 (en) | 1989-09-15 | 1990-09-14 | Apparatus and method for laser beam welding of metal parts |
DE69009366T DE69009366T2 (en) | 1989-09-15 | 1990-09-14 | Device and method for welding workpieces using a laser beam. |
ES90402550T ES2056414T3 (en) | 1989-09-15 | 1990-09-14 | APPARATUS AND PROCEDURE FOR WELDING METAL PARTS BY HAZ LASER. |
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Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4115562A1 (en) * | 1990-08-17 | 1992-02-20 | Siemens Ag | DEVICE AND METHOD FOR LASER WELDING A TUBE |
FR2720311B1 (en) * | 1994-05-30 | 1996-08-23 | Framatome Sa | Method and device for laser beam welding of an inaccessible metal element. |
US5490188A (en) * | 1994-12-30 | 1996-02-06 | Westinghouse Electric Corporation | System and method for evaporating moisture from a gap defined between a repair sleeve and a surrounding heat transfer tube in a nuclear steam generator |
GB2309188B (en) * | 1995-02-28 | 1997-09-17 | Mitsubishi Electric Corp | Laser beam machine |
JP3237441B2 (en) * | 1995-02-28 | 2001-12-10 | 三菱電機株式会社 | Laser processing equipment |
FR2801232B1 (en) * | 1999-11-23 | 2002-02-08 | Process Conception Ing Sa | OPTICAL HEAD DEVICE FOR DIRECTING A LASER BEAM ON THE SURFACE TO BE TREATED ON A WALL OF A PART, SUCH AS AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE CYLINDER |
DE10009122B4 (en) * | 2000-02-26 | 2008-06-19 | Volkswagen Ag | Method and device for processing an inner surface of a cylindrical bore by means of a laser |
FR2850892B1 (en) * | 2003-02-06 | 2006-02-10 | Process Conception Ing Sa | DIGITAL-CONTROLLED NON-LINEAR LASER SECTORAL STRIP DEVICE AND ASSOCIATED STRIATING METHOD THEREBY OBTAINED ARTICLES USING THE DEVICE |
DE102009035789A1 (en) * | 2009-07-31 | 2010-11-25 | Carl Zeiss Laser Optics Gmbh | Optical system useful in a device for laser material processing, comprises a housing, optical elements arranged inside the housing and having an optically active surface, a reception zone for receiving a flushing gas, and a flushing device |
JP2015512786A (en) * | 2012-02-10 | 2015-04-30 | リモ パテントフェルヴァルトゥング ゲーエムベーハー ウント コー.カーゲーLIMO Patentverwaltung GmbH & Co.KG | Apparatus for processing the surface of a workpiece or for post-processing a coating on the outer or inner surface of the workpiece |
CN117718651B (en) * | 2024-01-31 | 2024-06-04 | 广州费德自动化设备有限公司 | Welding equipment and welding step for finned radiator for transformer |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3843865A (en) * | 1971-09-14 | 1974-10-22 | G Nath | Device for material working by a laser beam,and method for its production |
DE3036427A1 (en) * | 1979-09-28 | 1981-04-02 | Hitachi Ltd | LASER BEAM REFLECTION SYSTEM |
EP0300458A1 (en) * | 1987-07-21 | 1989-01-25 | Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha | Laser beam welding method for an inner cicumferential surface of a tube |
-
1989
- 1989-09-15 FR FR8912143A patent/FR2652025A1/en not_active Withdrawn
-
1990
- 1990-09-11 DD DD90343949A patent/DD297586A5/en unknown
- 1990-09-12 CZ CS904433A patent/CZ285515B6/en not_active IP Right Cessation
- 1990-09-14 ES ES90402550T patent/ES2056414T3/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-09-14 DK DK90402550.9T patent/DK0418170T3/en active
- 1990-09-14 HU HU905913A patent/HU210091B/en unknown
- 1990-09-14 EP EP90402550A patent/EP0418170B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-09-14 YU YU176390A patent/YU176390A/en unknown
- 1990-09-14 DE DE69009366T patent/DE69009366T2/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-09-14 AT AT90402550T patent/ATE106297T1/en not_active IP Right Cessation
- 1990-09-14 BG BG092841A patent/BG92841A/en unknown
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3843865A (en) * | 1971-09-14 | 1974-10-22 | G Nath | Device for material working by a laser beam,and method for its production |
DE3036427A1 (en) * | 1979-09-28 | 1981-04-02 | Hitachi Ltd | LASER BEAM REFLECTION SYSTEM |
EP0300458A1 (en) * | 1987-07-21 | 1989-01-25 | Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha | Laser beam welding method for an inner cicumferential surface of a tube |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
BG92841A (en) | 1993-12-24 |
EP0418170B1 (en) | 1994-06-01 |
ES2056414T3 (en) | 1994-10-01 |
HU905913D0 (en) | 1991-03-28 |
CZ285515B6 (en) | 1999-08-11 |
DK0418170T3 (en) | 1994-10-10 |
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HUT57643A (en) | 1991-12-30 |
HU210091B (en) | 1995-02-28 |
DD297586A5 (en) | 1992-01-16 |
DE69009366D1 (en) | 1994-07-07 |
ATE106297T1 (en) | 1994-06-15 |
EP0418170A1 (en) | 1991-03-20 |
DE69009366T2 (en) | 1994-09-15 |
YU176390A (en) | 1993-10-20 |
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